Gaya Magnetik ( Gaya Lorentz )

Gaya Lorentz adalah gaya yang muncul karena ketika terjadi interaksi anatara dua medan magnet yaitu medan magnetik yang dihasilkan arus listrik dengan medan magnet luar. Medan magneti luar ini bisa berasal dari medan magnet yang dihasilkan oleh logam magnet atau bisa juga medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik.

Perhatikan ilustrasi berikut ini

Kawat pada gambar 1 ketika dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnetik. Medan  magnet yang dihasilkan kawat lurus berbentuk lingkaran (atau lebih tepatnya selinder disepanjang kawat . Arah medan magnet pada kawat lurus dapat ditentukan dengan aturan  tangan kanan 

gambar 1

Sekarang apa yang terjadi jika kawat berarus ini diletakkan dalam medan magnet luar? Atau dengan kata lain apa yang akan terjadi dengan kawat berarus ini jika didekatkan ke magnet (lihat gambar2).

Jika kawat berarus diletakkan dalam medan magnet maka kawat tersebut akan mengalami gaya magnetik yang disebut Gaya Lorentz. 

Gambar 2 Gaya  Lorentz pada kawat lurus (sumber: catatan siRebiaz)

Ilustrasi diatas menggambarkan bagaimana kawat yang dialiri arus listrk menjadi melengkung keatas karena adanya pengaruh gaya Lorentz

Gaya Lorentz pertama kali ditemukan Hendrik Antoon Lorentz  seorang profesor fisikawan teoretis di Universitas Leiden. Hendrik Antoon Lorentz dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1902 bersama dengan Pieter Zeeman. Penghargaan ini diberikan kepada mereka karena penelitian mereka tentang fenomena yang dikenal sebagai efek Zeeman, yang merupakan pengaruh medan magnet pada garis spektrum cahaya yang dihasilkan oleh atom.

Ada dua hal yang perlu kita ketahui berkaitan dengan pembahasan gaya lorentz pada kawat lurus berarus yang ditempatkan dalam medan magnet. Yang pertama adalah bagaimana cara menentukan arah gaya lorentz? Dan yang kedua adalah bagaimana cara menghitung besar gaya lorentz?

Cara menentukan arah gaya lorentz. 

Salah satu cara yang sering dugunakan untuk menentukan arah gaya lorentz adalah dengan menggunakan tangan kiri. Caranya rentangkan ibu jari, jari telunjuk dan jari tengah saling tegak lurus satu dengan yang lain. Arahkan jari tengah searah arah arus listrik, arah jari telunjuk searah medan magnet dan arah ibu jari adalah arah gaya Lorentz.

Cara menghitung besar gaya lorentz

Jika arah arus dan arah medan magnet saling tegak lurus maka gaya lorentz dihitung dengan cara:

Jika arah arus dan arah medan magnet membentuk sudut θ maka gaya loorentz dihitung dengan cara:

Pertanyaan

Setelah mencermati bacaan di atas, jawablah pertanyaan berikut:

1. Jelaskan defenisi gaya lorentz
2. Apa yang menyebakan terjadinya gaya lorentz
3. Bagaimana cara menentukan arah gaya lorenz
4. Bagaimana cara menghitung besar gaya Lorentz
5. Carilah sumber bacaan lain untuk menemukan bagaimana Anton Lorentz menenukan gaya lorentz
6. Sebuah kawat lurus berarus 10 A ditempatkan dalam medan magnet 0,5 T. Panjang kawat adalah 5 m. Arah arus listrik tegak lurus terhadap arah medan magnet. Berapakah gaya Lorentz yang dialami oleh kawat?
7. Sebuah kawat berarus 5 A ditempatkan dalam medan magnet 20 T. Panjang kawat adalah 2 m. Arah arus listrik membentuk sudut 37 derajat terhadap arah medan magnet. Berapakah gaya Lorentz yang dialami oleh kawat?
8. Seutas kawat terbentang dan dialiri arus listrik dengan arah dari timur ke barat. Kawat ini ditempatkan dalam medan magnet luar dengan arah medan magnet daru Utara ke Selatan. Kemanakah arah gaya lorentz pada kawat?